
// 基于二分搜索树实现的map
public class BSTMap <K extends Comparable<K>,V> implements Map<K,V>{

    private class Node{
        public K key ;
        public V value ;
        public Node left , right ;

        public Node(K key , V value){
           this.key = key;
           this.value = value ;
            left = null;
            right = null ;
        }
    }

    private Node root ;
    private int size ;

    public BSTMap(){
        root = null;
        size = 0 ;
    }

    // 向二分搜索树中添加新的元素(key,value)
    @Override
    public void add(K key, V value) {
        root = addNode(root, key ,value);
    }

    //向以node 为根的二分搜索树中插入元素 （key，value） ，递归算法
    // 返回插入新节点后二分搜索树的根
    private Node addNode(Node node , K key , V value){

        if(node == null){
            size++;
            return new Node(key,value);
        }

        if(key.compareTo(node.key) < 0 ){
            node.left = addNode(node.left , key,value);
        }else if(key.compareTo(node.key) > 0 ){
            node.right = addNode(node.right,key,value);
        }else{
            node.value = value ;
        }

        return node ;
    }

    // 返回以node 为根的二分搜索树的key最小值所在的节点
    private Node minimum(Node node){
        if(node.left == null){
            return node;
        }
        return minimum(node.left);
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中key最小值的节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMin(Node node){

        if(node.left == null){
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size--;
            return rightNode;
        }

        node.left = removeMin(node.left);

        return node;
    }


    // 从二分搜索树中删除键为key 对应的节点
    @Override
    public V remove(K key){

        Node node = getNode(root,key);

        if(node != null){
            root = remove(root,key);
            return node.value;
        }

        return  null ;

    }


    private Node remove(Node node,K key) {

        if(node == null){
            return null;
        }

        if(key.compareTo(node.key) < 0){
            node.left = remove(node.left ,key);
            return node ;
        }
        else if(key.compareTo(node.key) > 0){
            node.right = remove(node.right,key);
            return  node ;
        }
        else {

            // 待删除节点的左子树为空的情况
            if(node.left == null){
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null ;
                size-- ;
                return rightNode;
            }

            // 待删除的节点的右子树为空的情况
            if(node.right == null){

                Node leftNode = node.left;
                node.left = null ;
                size-- ;
                return leftNode;

            };

            // 待删除结点左右子树均不为空的情况
            // 找到待删除节点右子树的最小节点
            /// 用这个节点顶替待删除结点的位置
            Node successor = minimum(node.right);
            successor.right = removeMin(node.right);

            successor.left = node.left;

            node.left = node.right = null;

            return successor;
        }

    }

    // 返回以node为根节点的二分搜索树中，key所在的节点
    private  Node getNode(Node node, K key){

        if(node == null){
            return null;
        }

        if(key.compareTo(node.key) == 0) return node ;
        else if( key.compareTo(node.key) < 0 ) return getNode(node.left,key);
        else {
            return getNode(node.right,key);
        }
    }

    @Override
    public boolean contains(K key) {
        return getNode(root,key) != null;
    }

    @Override
    public V get(K key) {

        Node node =  getNode(root,key);

        return node == null ? null : node.value;
    }

    @Override
    public void set(K key, V newValue) {

        // node 是个指针
            Node node = getNode(root,key);

            if(node == null)
                throw new IllegalArgumentException(key + " doesn't exist!");

           node.value = newValue ;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }
}
